Sports-Cardiological Assessment of Cardiac Health in Elite Athletes Using Strain Analysis by Speckle Tracking Echocardiography

Die Echokardiographie ist eine gut etablierte und leicht verfügbare, nicht-invasive diagnostische
Methode in der Kardiologie und Sportkardiologie. In den letzten Jahren hat sich die Strainanalyse auf
Basis der Speckle-Tracking-Echokardiographie als hochsensitive Technik zur Beurteilung der
Herzfunktion und -gesundheit etabliert. Unter Strainanalyse versteht man die Messung der
Ausdehnung und Verkürzung des Herzmuskelgewebes in verschiedenen Dimensionen mithilfe einer
speziell entwickelten Software. Sie ermöglicht eine Analyse der Myokardkontraktilität, die über die
klassische visuelle Beurteilung durch den Kardiologen oder die planimetrische Messung der
Ejektionsfraktion hinausgeht. So wird beispielsweise der left ventricular global longitudinal strain
(linksventrikulärer globaler longitudinaler Strain) (LVGLS) standardisiert bei Krebspatienten eingesetzt,
um chemotherapiebedingte Myokardschäden und den daraus resultierenden Funktionsverlust
frühzeitig zu erkennen. Zudem hat sich die Strainanalyse als sensitives Instrument zur Differenzierung
zwischen physiologischer (d. h. trainingsbedingter) und pathologischer (z. B. Bluthochdruck-bedingter)
Hypertrophie der Herzwände erwiesen.
Während die Strainanalyse in der klassischen Kardiologie gut etabliert ist, hat sie noch nicht
ausreichend Einzug in die Sportkardiologie gehalten. Das erste Ziel dieser Dissertation bestand darin,
die Implementierung der Strainanalyse in der praktischen sportkardiologischen Betreuung von
Spitzenathleten zu fördern, indem ein Beitrag zur Schließung der bestehenden Datenlücke hinsichtlich
der kardialen Strainwerte von Spitzensportlerinnen geleistet wurde.
Bisherige Studien dokumentierten zumeist unveränderte linkventrikuläre Strainwerte bei
physiologischer Anpassung an körperliche Belastung, sowie reduzierte Strainwerte bei pathologischer
Hypertrophie. Die Forschung auf diesem Gebiet konzentrierte sich bisher jedoch fast ausschließlich auf
männliche Sportler. Ein Ziel dieser Dissertation war daher die Untersuchung der linksventrikulären
Strainwerte im Herzen weiblicher Spitzensportlerinnen mit Fokus auf mögliche diesbezügliche Effekte
einer Sportherzentwicklung. Zu diesem Zweck wurde eine Querschnitts-Echokardiographie-Studie mit
19 Spitzenfußballerinnen, 16 Spitzenvolleyballerinnen und 16 körperlich inaktiven
Kontrollprobandinnen durchgeführt. Es wurden konventionelle echokardiographische Parameter
sowie linksventrikuläre longitudinale, radiale und zirkumferenzielle Strainwerte mittels Speckle-
Tracking-Echokardiographie gemessen und analysiert. Die Herzen der Athletinnen wiesen eine dickere
Septumwand, eine größere Gesamtmasse und größere Vorhöfe auf als die Herzen der Kontrollgruppe.
Die globalen longitudinalen, radialen und zirkumferenziellen Strainwerte unterschieden sich weder
zwischen den Sportlerinnen und der Kontrollgruppe, noch zwischen den Sportdisziplinen. Es konnte
keine Korrelation zwischen einer Septumhypertrophie und den linksventrikulären Strainwerten
nachgewiesen werden. Somit haben kardiale Anpassungen an Spitzensport bei Volleyball- und
Fußballathletinnen offenbar keinen Einfluss auf die linksventrikulären Strainwerte. Während frühere
Studien dies bereits wiederholt für männliche Athleten verschiedener Disziplinen dokumentiert
hatten, verbessert diese Studie die sehr begrenzte Datenlage zu linksventrikulären Strainwerten bei
Spitzensportlerinnen.
Ein zweites Ziel dieser Dissertation war der Einsatz der myokardialen Strainanalyse zur Beurteilung der
Herzgesundheit und -funktion bei Spitzensportlern, die eine Covid-19-Erkrankung durchgemacht
hatten. Während der Covid-19-Pandemie infizierten sich auch die meisten Spitzensportler mit dem
Severe acute respiratory syndrome coronavirus type 2 (SARS-CoV-2). Anfängliche Sorgen in der
Sportmedizin, dass in großem Umfang Karrieren von Spitzensportlern durch eine Infektion mit
Multiorgankomplikationen beendet werden würden, konnten im Verlauf durch groß angelegte Studien
weitestgehend zerstreut werden. Die genauen Auswirkungen von Covid-19 auf das Herz und seine
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Funktion bei Spitzensportlern blieben jedoch weiterhin unklar, insbesondere im mittel- und
längerfristigen postinfektiösen Intervall, sowie im Kontext der Rückkehr zu Training und Wettkampf.
Daher wurde eine Kohorte von 127 Spitzensportlern (mit insgesamt 58 Olympia- und
Weltmeisterschaftsmedaillen) inkludiert, von denen 76 eine SARS-CoV-2-Infektion durchgemacht
hatten. Eine Echokardiographie einschließlich Strainanalyse wurde zu Studienbeginn bei allen
Athleten, einschließlich der bis dato nicht infizierten Kontrollkohorte, sowie longitudinal bei der Covid-
19-Kohorte durchgeführt. Es wurden keine pathologischen Veränderungen nach der Infektion
dokumentiert, jedoch wurde bei Sportlern kurz nach der Infektion im Vergleich zu gesunden
Kontrollathleten und im Vergleich zu den späteren Nachuntersuchungen eine kleine, aber signifikante
Erhöhung der LVGLS-Werte dokumentiert.
Die erste Studie dieser Dissertation zeigt, dass sich die linksventrikulären globalen Strainwerte in einer
kleinen Kohorte aus Spitzensportlerinnen trotz sonstiger signifikanter, sportassoziierter myokardialer
Anpassungen im Vergleich zu einer nicht-sportlichen Kontrollgruppe nicht zu unterscheiden scheinen.
Dies ist ein wichtiger Schritt zur Ausweitung der Referenzwerte aus der Allgemeinbevölkerung und von
männlichen Athleten auf Sportlerinnen. Dies trägt dazu bei, den Einsatz des hochsensitiven
Instruments der kardialen Strainanalyse in der sportkardiologischen Versorgung von
Spitzenathletinnen zu etablieren. Die zweite Studie der Dissertation nutzt die Strainanalyse um zu
demonstrieren, dass sich Spitzensportler in der Regel ohne myokardiale Folgeschäden von einer Covid-
19-Erkrankung erholen. Alle in dieser Kohorte dokumentierten globalen longitudinalen Strainwerte
lagen im für Sportler normalen Bereich. Die Rückkehr zu Training und Wettkampf hatte in dieser Studie
keine negativen Auswirkungen auf die Herzgesundheit von Sportlern nach Covid-19. Der dezente
signifikante Anstieg der LVGLS-Werte in der Covid-19-Kohorte kurz nach der Infektion könnte auf eine
vorübergehende Modulation des autonomen Nervensystems zurückzuführen sein, was in anderen
Studien als mögliche Folge einer Covid-19-Erkrankung dokumentiert wurde.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Dissertation und die darin enthaltenen Studien das
Verständnis der myokardialen Strainanalyse bei weiblichen Spitzensportlerinnen verbessert und die
Integration der Strainanalyse in die alltägliche sportkardiologische Athletenbetreuung gefördert
haben.